摘要：本文重点对高炉自动化控制系统进行分析，并且研究如何提高高炉新型自动化仪表的抗干扰能力，以供参考。
关键词：高炉新型自动化仪表；共模干扰；串模干扰；抗干扰
1电气自动化控制对高炉生产的重要作用
在以往高炉炼铁生产中对于高炉生产中的数据信息采集、利用等工作都相对较差，管控部门无法及时对高炉生产信息参数进行获取分析，这就给生产决策制定和生产管理工作带来了较大难度，并且相关工作的工作量大，工作效率低，容易出现各种误差。然而在应用电气自动化控制系统后，就可以通过自动化控制系统来完成对高炉生产中各项实时数据的实时采集、分析和处理，大大降低了人工工作量和管控难度，进一步促进了高度生产效率和生产稳定性的提高[1]。所以在现阶段，钢铁冶炼企业应该重视对高度生产中自动化控制系统的研究和应用，不断提高系统的稳定性和全面性，为高炉生产控制奠定更好的控制基础。
2炼铁高炉电气自动化系统的基本设置
在当下电铁高炉电气控制系统中，基本都会采取开放式的电气自动化控制系统。同时结合当下具体系统设计和应用情况来看，在进行电气自动化控制系统的设计时都是围绕高性能、高性价比的原则来进行相关系统设计，这样既能够满足高炉电气控制的目标，并且还可以降低系统成本。电气自动化控制系统能够有效促进炼铁高炉生产中控制操作流程科学性、系统性和规范性的进一步提高，有效保证产品质量和提高生产效率。由于高炉上各项设备设施都是分开分布的，所以在具体系统构建时需要结合具体情况，缩短控制线路，这样既可以减少电缆、网线的使用量，并且能够降低运维难度。在具体的高炉电气自动控制系统构建时，要合理设置网络分层结构，有效串联主系统和各子系统，围绕中控中心，再把相关监测设备、PLC装置都融入到系统中，使电气自动化系统在运行操作时，能够利用局域网将各传感器、PLC所采集到的信息数据传输和保存到主控计算机中，这样高炉生产管控人员就可以结合相关生产参数来完成对高炉各项参数发展趋势的预测和生产决策的制定实施，进而完成对高炉生产的自动化管控[2]。同时为了保证各相关设备在运行中的安全稳定，需要根据其特点配置相应的冗余设备，比如处理器核心冗余，这样即便主控模块出现问题，备用模块也可以迅速反应，保证高炉生产控制的稳定有序。
3高炉新型自动化仪表的重要作用
现代冶炼企业所使用的新型高炉在炼铁工艺和生产过程中，需要保证控制的有效性、稳定性。高炉生产在炉体内部进行需要处于完全封闭的状态下，肉眼无法对其生产状态进行观测。随着大型高炉系统的应用，炉况控制系统、上料系统、运行系统开始逐步全线自动化、信息化的发展趋势。高炉运行时对自动化仪表控制系统的要求逐步提高，如果想要保证高炉系统的有效运行，一定要保证对其流量、组份、温度、压力等相关数据的采集和管控，通过高炉自动化系统的仪表，可以有效的采集这些信息，并且将数据传入到控制系统当中，有效的帮助高炉的顺产顺行，与此同时通过软件控制可以提高整个现场设备的稳定性。各项仪表的控制系统，相对较为复杂，环环相扣，所以保证高炉系统自动化仪表的有效运行，与保证高炉生产息息相关。另外高炉生产时需要高温保障，而产生高温需要消耗大量的能量。如果没有自动化仪表，则需要人工对高炉温度进行测量，这种方式具有一定的时间延迟，自动化仪表可以有效对高度温度进行监控，在温度出现变化时可以通过相关系统自动增减原料，可以保证高炉处于一个稳定的温度范围之内，避免高炉温度出现较大的起伏，对控制高炉生产时的能耗具有很大的帮助。自动化传感器可以保证生产是不会产生一些异常问题，如果出现检测的数据异常，自动化控制系统会快速进行反应，合理进行调控，保证高炉生产的稳定性和安全性。
4高炉新型自动化仪表的具体特点
伴随当前信息化工业的快速发展，新型仪表已经得到了广泛的应用。新型仪表具有网络化、虚拟化、智能化等诸多特点。智能化主要是在仪表当中融入人工智能技术，通过变送器和传感器采集信息并且通过mcu处理器来进行智能化的智能操控。仪表的智能化可以实现人机对话，通过智能接口有效的调整参数设置，并且具有较强的自我检测运算和存储功能。仪表虚拟化主要是对计算机进行应用，通过自定义设计来完成仪表的显示，虚拟仪表不单单可以和普通仪表相同，在分析能力方面还比普通仪表强。这种技术的应用使仪表的制造和用户的需求有效的融合，仪表网络化主要通过现代化的技术，提高仪表的通讯功能与网络相衔接，可以具有远程通信的能力，有效的改变现有仪表的运行状态[1]。
5炼铁高炉电气自动控制系统的具体组成
（1）炼铁高炉的自动化系统。炼铁高炉自动化系统在高炉运行中最为重要的责任就是实时监测炉内反映情况，做好对各项参数的有效控制，确保整个冶炼生产的安全稳定。同时高炉自动化监测也有助于提高管控人员在工作中的安全性，降低工作量和工作难度。自动化系统可以分为检测设备和控制端设备两部分，检测设备包括相关检测软件、解码器、传感器、各种测量仪表等等，控制设备都包括PLC、计算机控制程序、显示端等等。在具体高炉生产中，高炉控制系统能够将炉内的各项运行参数直观直接的显示在控制端显示器中，比如风压、炉温、鼓风量等等，同时还可以查阅以往各相关参数，这样就可以便于高炉生产管控人员实时管控高炉运行参数，检查炉体的运行状态，保证整个高炉在生产过程中各相关参数都处于既定要求和标准内。
（2）自动热风炉系统。自动热风炉系统肩负着控制高炉燃烧换炉和送风过程的重要责任，在整个自电气自动控制系统中是极其关键的。首先，在整个高炉运行控制中，需要确保整个热风输送的持续性和稳定性，同时还需要结合热风炉的具体运行规律，做好相关监督管控以及冷风的预热。对于预热环节可以结合具体情况采用自动化、半自动或者人工来进行控制，这对于促进并且高度运行效率的提高有着非常好的效果。其中以自动化控制效果最为突出，在具体应用中可以结合具体热风炉运行要求来设定相应的参数，有效确保拱顶温度和废气温度，有效维持整个高炉综合运行效率。其次，需要利用系统查询模块做好对相关参数的实时监测和管理，比如炉顶温度、气流量、废气温度等等，并与以往的相关数据参数相结合来完成对热风炉运行状态的评估判断，尽可能提高热风炉运行效率，降低热能损失。
（3）高炉顶供料系统。高炉在生产中的原料供应都需要通过高炉井供料系统来进行控制，一般来说在具体控制中都会采取变频调速控制，这样能够更好结合具体高炉生产运行情况来调整供料量，在满足高炉生产需求的基础上降低能量消耗，提高供料稳定性。并且为了进一步保证变频器在使用中的安全性和稳定性，还需要设置同样型号的备用变频器和切换柜，这样即便在线路出现故障时，也可以迅速切换到备用变频器，保证整个炉顶供料系统的稳定。此外，在具体控制中也可以直接在操控端通过CRT手动控制，满足各种情况下的供料控制需求。
（4）自动监控系统。在整个炼铁高炉电器自动控制系统中，既需要通过基础控制模块来实现，对整个高炉生产环节的实时管控外，还需要通过自动监控系统来监测管理各生产环节的安全性和稳定性，这样才可以进一步提高控制系统的完善性和合理性。自动监控系统在高炉生产中能够全面详细的对所有运行参数进行采集、分析和处理，从而为问题决策的制定提供需要帮助，提高整个监控监测水平，保证高炉生产的有序进行。此外，在高炉个监控系统间能够通过网络系统进行实时连接，及时进行相关数据信息的传输共享，实现了对整个高炉生产过程的联锁监控，既可以提高故障识别排查效率，还有助于完善监控管理体系，降低运维成本，有效促进高度生产效率和质量的进一步提高。
6高炉新型自动化仪表干扰的成因和出现的具体危害
因为高炉生产的特点及线性仪表的要求，在高炉炼铁周围可能会出现一些大功率用电设备。这些用电设备的使用导致周边的电磁环境非常复杂，电场和磁场分为交变场和恒定场，恒定场主要是由直流电和静电场产生的，对仪表的作用相对较为单一，而交变场会受到电场和磁场改变等因素的影响，而导致频率场强度产生随机性的变化，高炉现场仪表测量的信号通常是以转换的微小信号为主，将微小电流或者电压接入系统当中来进行处理，通常仪表正常传输信号外，还会由于交变电场和磁场产生一些无关的电流或电压，这些电流和电压进入仪表之后会影响仪表的正常使用，导致仪表的可靠性和准确性产生较大的影响。
7高炉新型自动化仪表抗干扰措施
（1）控制内部干扰源。在实际进行高炉运行时，将干扰源彻底消除是很困难的。由于高炉生产过程中无法移出一些大功率的设备，其变频器以及电机的电磁干扰也是无法有效消除的[2]。所以消除干扰源主要是采取一定的措施避免仪表内部的一些插件受到氧化，造成虚焊等产生的接触不良等现象，消除内部一些可控的干扰源，提高运行的稳定性。
（2）合理进行设备选型。在进行设备选择的过程中，首先需要注意了解电厂的实际情况，在设备选型的过程中需要具备较强的抗干扰能力，需要重视加强电磁兼容性（EMC），特别需要注意加强抗外部干扰能力，比如说需要选择一些具有隔离设备的仪表，另外还需要注意对抗干扰指标进行分析，了解仪表在大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作的具体情况和效果，实地考查仪表，了解仪表在类似工作条件下的具体实绩。
（3）对串模干扰进行控制。一般情况下，仪表设备和被测信号的设备处于同一位置，所以可能会出现一些串模干扰。这些串模干扰无法轻易消除，需要采取合理措施对串模干扰进行控制，通常而言主要适用扭铰信号电缆，使两根信号导线和干扰源距离相近，这样可以使其电容分布相似，以便使电场和磁场通过感应耦合进入回路的串模量减少，与此同时还可以通过金属包裹信号线等方式控制电场的干扰[3]。
（4）对共模干扰进行控制。仪表信号的电压相对较低，如果有共模串扰其中，会导致信号畸形造成诸多错误，因此使用一些隔离设备，将光电耦合管或电耦合产生的信号通过滤波放大，将信号传入到PLC或者DCS系统当中。隔离器在使用的过程中可以有效的将光模干扰降低，与此同时通过合理的接地可以保证仪表外壳处于零电位状态，信号源电路的稳定接地可以将部分干扰问题解决，因此加强接地工作具有非常重要的作用，在实际操作时需要注意屏蔽层单端接地，保证信号导线的屏蔽层接地和系统接地同侧。
8结束语
在新型自动化仪表应用过程中，需要注意依照仪表的具体技术特点，与现场环境相结合，减少干扰问题对自动化仪表的影响，提高高炉生产时的稳定性。从现场工程实践的经验而言，需要重视抑制共模干扰，抑制串模干扰以及消除干扰源等措施的使用，提高仪表的稳定性。
参考文献
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[4]石培花.自动化仪表技术在冶金行业节能减排的应用[J].中国战略新兴产业,2017(16):196.
[5]刘敏.自动化仪表在冶金行业中的应用现状[J].电子测试,2016(07):137+131.
作者:张岩 单位:河钢集团唐钢公司
